基于开关状态优化的中点电压纹波抑制系统及方法与流程

文档序号:11840719阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于开关状态优化的中点电压纹波抑制系统,其特征在于,包括三电平逆变器和数字处理控制模块,其中数字处理控制模块包括顺次连接的采样单元、闭环控制单元和空间矢量脉宽调制单元;所述采样单元分别采集三电平逆变器的直流母线电压信号、三电平逆变器输出的三相电压信号、三电平逆变器输出的三相电流信号,空间矢量脉宽调制单元的输出端通过驱动电路接入三电平逆变器每相桥臂各个开关管;

在每个开关周期内,数字处理控制模块的采样单元分别采集三电平逆变器的直流母线电压信号、三电平逆变器输出的三相电压信号、三电平逆变器输出的三相电流信号;采集到的信号经闭环控制单元处理得到三相基波调制信号;三相基波调制信号经空间矢量脉宽调制单元处理得到脉宽调制控制信号,该脉宽调制控制信号能够抑制三电平逆变器直流母线中点电压纹波、优化三电平逆变器的输出波形质量;所述脉宽调制控制信号经驱动电路控制三电平逆变器每相开关管的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于开关状态优化的中点电压纹波抑制系统,其特征在于,所述数字处理控制模块为TMS320F28335芯片。

3.一种基于开关状态优化的中点电压纹波抑制方法,其特征在于,该方法用于采用空间矢量调制方法的三电平逆变器,包括以下步骤:

步骤1、在每个开关周期内,数字处理控制模块的采样单元分别采集三电平逆变器的直流母线电压信号、三电平逆变器输出的三相电压信号、三电平逆变器输出的三相电流信号;

步骤2、闭环控制单元根据步骤1中采集到的信号经Clarke变换、Park变换,得到两相旋转坐标系下的d轴和q轴分量,d轴和q轴分量分别与参考基准信号进行比例积分微分调节得到误差信号,误差信号再经Park反变换、Clarke反变换,输出三相基波调制信号;

步骤3、空间矢量脉宽调制单元根据步骤2中得到的三相基波调制信号,优化三相桥臂的开关状态,得到三相桥臂输出电平的切换时刻ta、tb、tc,将ta、tb、tc与三角载波比较,获得脉宽调制控制信号;

步骤4、驱动电路将步骤3中所得脉宽调制控制信号分配给三电平逆变器每相桥臂各个开关管,控制三电平逆变器的工作状态,同时抑制三电平逆变器直流母线中点电压的纹波、优化三电平逆变器的输出波形质量。

4.根据权利要求3所述的基于开关状态优化的中点电压纹波抑制方法,其特征在于,步骤3中所述空间矢量脉宽调制单元根据步骤2中得到的三相基波调制信号,优化三相桥臂的开关状态,得到三相桥臂输出电平的切换时刻ta、tb、tc,将ta、tb、tc与三角载波比较,获得脉宽调制控制信号,具体步骤为:

(1)区间划分和判定:

在两相静止坐标系即α-β坐标系下,α轴为横轴,β轴为纵轴,划分空间矢量区间,α轴的正负30度范围,作为大扇区I,依次逆时针方向,每60度划分一个大扇区,完成6个大扇区划分;

对合成参考矢量Vref减去一个小矢量Vm,Vref转化成等效的合成参考矢量V′ref,即将空间矢量图等效为两电平空间矢量区间图;当确定了大扇区后,根据V′ref的相角判定所处小区间;且类似两电平SVPWM矢量合成计算原理,得到合成Vref的三个矢量和这三个矢量的作用时间;

(2)开关周期内开关状态的优化:

在一个开关周期Ts内,通过控制三电平逆变器某一相桥臂P状态的持续时间与另一相桥臂N状态的持续时间相等,或某一相桥臂N状态的持续时间与另一相桥臂P状态的持续时间相等,从而优化开关状态,减小直流母线中点电压波动量;

(3)参与合成的矢量作用时间计算:

根据开关周期内开关状态的优化方法,分别得到合成Vref的三个矢量的作用时间,进而得到三电平逆变器三相桥臂输出电平的切换时刻ta、tb、tc

(4)脉宽调制控制信号生成

将步骤(3)所得的三相桥臂输出电平的切换时刻值ta、tb、tc与三角载波进行比较,获得三相桥臂脉宽调制控制信号。

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